4D-CTA在脑血管疾病诊断中的应用进展☆

马光铄 刘勇 冯学泉○☆ 常斌鸽

4D-CTA(4-dimensions-computed tomography angiography)是近年来出现的一种脑血管疾病影像学检查技术，由于其在脑血管疾病诊断领域的突出优势，逐渐成为数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)的非侵入性替代方案，越来越多地用于临床实践。现将其在脑血管疾病诊断中的应用进展综述如下。

1 概述

4D-CTA是在常规电子计算机断层扫描血管造影（computed tomography angiography,CTA）的基础上增加一个时间维度参数，多时相记录对比剂流入和流出血管的全过程，可依据时间多次采集脑血管的血流动力学特征并进行可视化显示，除常规CTA所提供的信息外，具有可动态观察脑血管及血管性病变的优势[1]。4D-CTA技术一次检查即可获取平扫 CT、CTA、CT灌注成像(computed tomography perfusion,CTP)等数据，为临床提供更多信息，且随着成像设备及后处理技术的发展，实现了动态容积成像，并具有低辐射剂量、低对比剂、高图像质量等优点[2]。

2 在脑血管疾病诊断中的应用

2.1 急性缺血性脑卒中（acute ischemic stroke,AIS）研究证实机械取栓治疗颅内大动脉闭塞性AIS优于单纯药物治疗[3]，提示AIS患者可能拥有个体化的再通时间窗或组织窗。因此，如何筛选出对治疗反应良好、并发症少的AIS患者，扩大受益面，是临床所面临的一个关键问题。

CT是AIS首选检查手段，表现为低密度影，但早期不一定都能显示低密度改变，其重要作用是排除脑出血[4]。正确筛选AIS行机械取栓治疗病例，需要在短时间内对颅内血管、侧枝循环及脑组织灌注情况进行进一步的精准评估。虽然磁共振灌注成像对缺血性病变的敏感性较高，灌注加权像和弥散加权成像之间的不匹配依然是缺血半暗带评判的“金标准”[5]。由于成像速度快、禁忌较少，对于大多数AIS患者，临床上采用CTP作为首选的脑灌注检查方法[6]。4D-CTA一次检查获取全脑CTP数据，早期发现缺血灶，结合冠状位和矢状位图像定位缺血区，比单纯轴位图像更加精确，三维灌注图像显示脑表面的异常灌注更加直观，尤其对于观察小面积灌注降低区更有帮助。通过多方位观察病灶伪彩图可帮助判定梗死核心区的准确位置，更加准确地估计梗死核心区和缺血半暗带的存在及范围[7-8]。CTP可以在CT平扫排除脑出血后，再花十余分钟即可完成对全脑组织血流动力学和全脑血管的评价，无需搬动患者，缩短了检查时间，十分有利于临床对AIS患者进行血管再通治疗方式的决断。同时，全脑覆盖的4D-CTA具有良好的空间分辨率及时间分辨率，能够显示各个时相的血流状态，可替代DSA显示侧枝循环血管。曹若瑶等[9]对34例AIS患者行4D-CTA检查成像，发现与常规CTA相比，基于4D-CTA对侧枝循环的评估更加准确，与临床预后的一致性关系更加密切。KASCHKA[10]等认为4D-CTA不但对侧枝循环评估更加准确，对于血栓负荷（clotburden）评估也更为准确，从而更加有利于制定治疗方案和判断预后。另外，利用4D-CTA的静脉末期时相可以准确区分颈内动脉闭塞或假性闭塞。MUNICH SA等[11]发现之前CTA显示的颈内动脉闭塞的两位患者，进行4D-CTA检查后实际上为假性闭塞；之前CTA显示的颈内动脉颈段闭塞的三位患者，经4D-CTA检查后实际上为颈内动脉颅内段闭塞。

2.2 脑动静脉畸形（cerebral arteriovenous malformation,CAVM）CTA可显示CAVM的形态、大小与周围组织结构的毗邻关系，亦可显示畸形团的供血动脉或引流静脉[12]。虽然能够形成立体图像，却仍依赖于静态观察，无法反映同一血流周期中不同时相上供血动脉、畸形团、引流静脉的状态及其与CAVM的结构关系。4D-CTA的出现则恰好满足了上述要求，较高的空间分辨率和时间分辨率满足了动态反应血流的需求。4D-CTA图像能很好地结合组织的静态图像和处于动态的血管组织，可以在任一时间节点，任一角度观察测量畸形血管团相对位置，消除某些角度产生的假阳性与假阴性，减少误诊与漏诊[13]。其次，CTA成功的关键在于精确计算造影剂的达峰时间及平扫、增强扫描的延迟时间。而4D-CTA操作更容易，无需专门对达峰时间、延迟时间进行评估。再者，全脑动脉容积扫描没有移动错层伪影，通过减影，可完全剔除颅骨、脑实质、血肿及钙化等血管外物质，去除干扰，得到减影血管图像，非常简单精确，尤其是颅底病灶得以清晰显示[14]。与诊断CAVM的“金标准”DSA相比，4D-CTA诊断CAVM的优点在于：①4DCTA是非侵入性检查，病人的舒适度较高，且方便、快捷，也适合急诊和儿科患者，尤其是具有较大血肿需要紧急手术的患者。图像可以多方位重建，采用未减影的数据可以提示病变与周围颅骨、脑实质的关系，为手术提供非常重要的信息[15]。②4D-CTA能在检出畸形血管的同时显示颅内其他病变，如脑积水或血肿等。利用平板DSA类CT功能也可得到断层的图像以显示颅内结构，但无论是密度分辨力还是空间分辨力均比CT低。③4D-CTA可一次性采集所有颅内血管，为非选择性血管成像，有利于观察CAVM全貌及其与周围结构的关系。

IN'T VELD M等[16]通过4D-CTA与DSA检查数据对比，发现4D-CTA对动静脉分流征的诊断有较高敏感性和特异性，可作为CAVM患者的首选检查手段。虽然4D-CTA在评估CAVM方面潜力巨大，但仍存在一些缺点和局限性。首先，虽然具有较高的分辨率，但仍不足以准确诊断管径细小的异常血管，在确定较小的动脉分支或分支细节时，其清晰度低于DSA[17]。其次，虽然能同时反应来自颈内动脉和椎动脉的供血动脉，但是，这也可能会导致血管“拥挤现象”[18]。

2.3 颅内动脉瘤（intracranial aneurysm,IA）CTA、DSA是IA检查的主要手段。CTA可以清晰的显示颅内血管，并能显示IA的三维形态和空间关系、与周围颅骨关系，为开颅手术提供良好方案[19]。3D-DSA目前被视为IA诊断的金标准，不仅可以更清晰显示IA，而且还可以发现CTA不能发现的IA。与CTA相比，DSA对颈内动脉岩骨段或虹吸段IA具有较高的检查准确率，可以更清晰显示瘤颈、载瘤动脉，IA与周围血管的三维关系不受颅骨的影响[20]。另外，利用DSA还可以行血管内介入治疗。刘俊平等[21]研究发现，CTA诊断急性破裂IA敏感性91.46%（75/82）、特异性87.50%（7/8）、 准确性 91.11%（82/90）；3D-DSA 诊断急性破裂 IA敏感性 98.78%（81/82）、 特异性 100.00%（8/8）、 准确性98.89%（89/90）。可见，由于患者躁动、颅内压增高等因素，增加了患者CTA检查难度，导致未能抓住最佳扫描时期，动脉瘤显影不佳，存在一定的误诊率及漏诊率。4D-CTA完美的解决了上述困难。以东芝320层CT为例[22]，扫描范围达16 cm，球管旋转一圈仅0.35 s，无需移动即可完成全脑扫描，并实现了全脑动态容积扫描，多时相图像能完整记录对比剂随血流通过颅脑的全过程，可获得无污染的单纯动脉期相。4D-CTA操作更容易，无需专门对动脉期及静脉期造影剂的达峰时间、延迟时间进行评估。再者，全脑动脉容积扫描没有移动错层伪影，4D-CTA通过容积数据进行减影，可完全剔除颅骨、脑实质、血肿及钙化等血管外物质，而得到减影血管图像，非常简单及精确；去除了骨结构的干扰，使得常常位于颅底的IA病灶得以清晰显示。另外，4D-CTA可清晰显示IA术后有无瘤体残留、动脉瘤夹及栓塞材料与载瘤血管的关系。

对于未破裂动脉瘤 （unruptured intracranial aneurysm,UIA）的诊断与评估，4D-CTA也发挥了其独特的价值。开颅手术或介入栓塞治疗均可取得良好的治疗效果，但各种治疗方法均存在一定的风险。影像学如能识别出预示UIA破裂风险的特征，可更加精确的确定何时对UIA进行干预，对于患者心理以及总体愈后至关重要。由于4D-CTA是一种可提供血流信息的新型成像技术，相关研究已经采用阈值化和人工交互方式来观察、定量测定UIA的形态变化。研究表明，可以通过观察UIA瘤壁的异常搏动点和测定UIA体积的变化来评估其破裂风险，与其他影像技术比较，4D-CTA更易筛选出高风险UIA，对制定UIA治疗决策有重要意义[23-24]。此外，4D-CTA的辐射暴露剂量较常规CTA减少50%左右[25]，所用造影剂的剂量更少，安全性更高。因此，可以作为IA及UIA的首选无创检查手段在临床中进一步推广。

2.4 其他 由于4D-CTA在显示脑血管、血流灌注、侧枝循环等方面的优势，临床上也将其用于慢性缺血性脑血管病的术前评估。如动脉严重狭窄或闭塞侧枝循环代偿患者处于一种慢性持续性脑血流低灌注状态，很容易发生失代偿，如治疗不及时，部分患者可进展为脑梗死。4D-CTA可以获取脑灌注检查的各项参数，及时发现脑缺血区的范围、程度，结合所示的血管狭窄程度及侧枝循环情况，为临床决策提供准确、客观的数据[26]。另外，有学者应用4DCTA对烟雾病进行的Suzuki分级与DSA具有较强的一致性与相关性，可作为烟雾病严重程度评估的主要手段[27]。

由于4D-CTA可提供全脑动态血管成像信息，对动静脉分流征有良好显示，同样可用于硬脑膜动静脉瘘、颈动脉海绵窦瘘等疾病。如4D-CTA克服了CTA难以详细评估硬脑膜动静脉瘘所致血液循环时间的改变（如动脉早期显影、静脉动脉化、静脉流出延迟）等缺点；可直观显示引流血管的数量及方向，提供了DSA所能提供的信息；另外4D-CTA利用动态减影技术，不仅可直观显示瘘口部位和数量以及引流静脉位置、数量和形态，并且可显示静脉血流方向，从而判断静脉引流类型[28]。

一项关于112例脑出血患者4D-CTA的前瞻性研究中，孙圣军[29]等发现30例患者出现“斑点征”，并贯穿于动脉期至静脉期，其阳性预测值可达96.3%，远胜于常规CTA 22%～77%的阳性预测值。与传统CTA相比，4D-CTA对血肿的扩大有更好的预测价值[30]。另外，对于如颅内外血管搭桥、颅内动脉支架等脑血管重建术后的患者[31-32]，4D-CTA同样可以作为术后脑血流状态评估的重要手段。

3 问题与展望

4D-CTA的空间分辨率一般为0.5 mm，一般可满足临床需求，但对于微小病变或细小分支血管的分辨力明显下降，有时较难判断贴近病变的供血动脉是否与之相连，从而导致误断或漏判。另外，目前4D-CTA仅包含头部血管，尚未包含颈部及弓上大血管，上述大血管的信息对于脑血管疾病的准确诊断非常重要。因此，有必要进一步研发空间分辨率更高的设备，优化射线辐射量、对比剂用量与良好图像质量的冲突，开发头颈部联合检查技术使4D-CTA更贴近临床需求。相信随着影像设备及处理软件的不断进步，高质量临床研究的大量开展，4D-CTA技术必将进一步提升脑血管疾病的无创诊断水平，并指导临床策略的制定，在脑血管疾病领域展现其独特的价值。